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CN119096190A - 具有分段电极的电光显示堆叠及其制造方法 - Google Patents

具有分段电极的电光显示堆叠及其制造方法 Download PDF

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CN119096190A
CN119096190A CN202380036062.5A CN202380036062A CN119096190A CN 119096190 A CN119096190 A CN 119096190A CN 202380036062 A CN202380036062 A CN 202380036062A CN 119096190 A CN119096190 A CN 119096190A
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electro
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Original Assignee
E Ink Corp
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Abstract

一种制造分段电光显示器的方法，包括提供电光显示堆叠，该电光显示堆叠包括第一基板层、第一透光导电材料层、电光材料层、层压粘合剂、第二透光导电材料层以及第二基板层。该方法还包括使用激光蚀刻工艺在第二导电材料层上形成电隔离导电段，该激光蚀刻工艺包括采用发射第一波长范围内的光的激光器在多个位置处照射第二基板和第二导电层。第二基板层透射第一波长范围内的光，而透光导电材料基本上吸收第一波长范围内的光。在多个位置中的每一个位置处，第二基板层基本上透射从激光器发射的光，而透光导电材料基本上吸收光并被去除。

Description

具有分段电极的电光显示堆叠及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2022年4月27日提交的美国临时专利申请No. 63/335,507的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。此外，本文引用的任何专利、已公布的申请或其它已公布的作品的全部内容均通过引用并入本文。
背景技术
本发明涉及一种具有分段电极的电光显示堆叠，以及由该电光显示堆叠形成的成品电光显示器。本发明还提供了生产此类电光显示堆叠的方法。本发明特别地（但不限于）旨在用于包含封装电泳介质的显示器。然而，本发明还可以利用各种其它类型的电光介质，从电光介质具有固体外表面的意义上来讲，该电光介质是“固体”，尽管该介质可能并且通常确实具有包含流体（液体或气体）的内部腔体。此类“固体电光显示器”包括封装的电泳显示器、封装的液晶显示器和下面讨论的其它类型的显示器。
电光显示器包括电光材料层，在此以其在成像领域的传统含义使用的术语是指具有第一和第二显示状态的材料，该第一和第二显示状态的至少一个光学特性不同，通过向所述材料施加电场使该材料从其第一显示状态改变到其第二显示状态。尽管光学特性通常是人眼可感知的颜色，但它可以是另一种光学特性，例如光透射、反射、发光，或者在用于机器阅读的显示器的情况下，在可见光范围之外的电磁波长的反射率的变化意义上的伪色。
术语“双稳态的”和“双稳定性”在此使用的是其在本领域中的常规含义，指的是包括具有第一和第二显示状态的显示元件的显示器，所述第一和第二显示状态的至少一个光学特性不同，从而在利用有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或第二显示状态之后，在该寻址脉冲终止后，该状态将持续的时间是用于改变该显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍(例如至少4倍)。在美国专利申请公开No.2002/0180687中示出，支持灰度的一些基于粒子的电泳显示器不仅可以稳定于其极端的黑色和白色状态，还可以稳定于其中间的灰色状态，以及一些其它类型的电光显示器也是如此。这种类型的显示器被恰当地称为是“多稳态的”而非双稳态的，但是为了方便，在此可使用术语“双稳态的”以同时涵盖双稳态的和多稳态的显示器。
已知几种类型的电光显示器。一种类型的电光显示器是旋转双色构件类型，如在例如美国专利No. 5,808,783、5,777,782、5,760,761、6,054,071、6,055,091、6,097,531、6,128,124、6,137,467以及6,147,791中所述（尽管这种类型的显示器通常被称为“旋转双色球”显示器，但术语“旋转双色构件”优选为更精确，因为在以上提到的一些专利中，旋转构件不是球形的）。这种显示器使用许多小的主体（通常球形或圆柱形的）和内部偶极子，主体包括具有不同光学特性的两个或更多个部分。这些主体悬浮在基质内的填充有液体的液泡内，液泡填充有液体以使得主体自由旋转。显示器的外观通过以下而改变：将电场施加至显示器，由此将主体旋转至各个位置并改变通过观看表面看到的主体的哪部分。这种类型的电光介质通常是双稳态的。
另一类型的电光显示器使用电致变色介质，例如采用纳米致变色（nanochromic）薄膜形式的电致变色介质，该薄膜包括至少部分由半导体金属氧化物形成的电极和附着到电极的能够反向颜色改变的多个染料分子；参见例如O’Regan, B.等, Nature 1991, 353,737；以及Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (2002年3月)。还参见Bach, U.等, Adv. Mater., 2002, 14(11), 845。这种类型的纳米致变色薄膜例如在美国专利No.6,301,038; 6,870,657; 和6,950,220中也有描述。这种类型的介质也通常是双稳态的。
多年来一直是密集研究和开发的主题的另一种类型的电光显示器是基于粒子的电泳显示器，其中多个带电粒子在电场的影响下移动通过悬浮流体。与液晶显示器相比，电泳显示器可以具有良好的亮度和对比度、宽视角、状态双稳定性以及低功耗的属性。然而，这些显示器的长期图像质量的问题已经阻碍了它们的广泛使用。例如，构成电泳显示器的粒子易于沉降，从而导致这些显示器的使用寿命不足。
如上所述，电泳介质需要流体的存在。在大多数现有技术的电泳介质中，该流体是液体，但是电泳介质可以使用气态流体来产生；参见例如Kitamura，T.等,“Electronictoner movement for electronic paper-like display”，IDW Japan，2001，Paper HCS 1-1，和Yamaguchi，Y.等, “Toner display using insulative particles chargedtriboelectrically”, IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4）。也参见美国专利申请公开No.2005/0001810；欧洲专利申请1,462,847；1,482,354；1,484,635；1,500,971；1,501,194；1,536,271；1,542,067；1,577,702；1,577,703；和1,598,694；以及国际申请WO 2004/090626；WO 2004/079442；和WO 2004/001498。当这种基于气体的电泳介质在允许粒子沉降的方向上使用时，例如用在介质在垂直平面内布置的指示牌中时，由于与基于液体的电泳介质相同的粒子沉降，这种基于气体的电泳介质容易遭受同样类型的问题。实际上，在基于气体的电泳介质中的粒子沉降问题比基于液体的电泳介质更严重，因为与液体相比，气态悬浮流体的较低的粘度允许电泳粒子更快的沉降。
近期已公布的被转让给麻省理工学院（MIT）和伊英克公司或以它们的名义的许多专利和申请描述了封装的电泳介质。此类封装的介质包括许多小囊体，每一个小囊体本身包括内相以及包围内相的囊壁，其中所述内相含有悬浮在液体悬浮介质中的可电泳移动的粒子。通常，囊体本身被保持在聚合物粘结剂内，以形成位于两个电极之间的连贯层。该类型的封装的介质例如在美国专利No. 5,930,026；5,961,804；6,017,584；6,067,185；6,118,426；6,120,588；6,120,839；6,124,851；6,130,773；6,130,774；6,172,798；6,177,921；6,232,950；6,249,271；6,252,564；6,262,706；6,262,833；6,300,932；6,312,304；6,312,971；6,323,989；6,327,072；6,376,828；6,377,387；6,392,785；6,392,786；6,413,790；6,422,687；6,445,374；6,445,489；6,459,418；6,473,072；6,480,182；6,498,114；6,504,524；6,506,438；6,512,354；6,515,649；6,518,949；6,521,489；6,531,997；6,535,197；6,538,801；6,545,291；6,580,545；6,639,578；6,652,075；6,657,772；6,664,944；6,680,725；6,683,333；6,704,133；6,710,540；6,721,083；6,724,519；6,727,881；6,738,050；6,750,473；6,753,999；6,816,147；6,819,471；6,822,782；6,825,068；6,825,829；6,825,970；6,831,769；6,839,158；6,842,167；6,842,279；6,842,657；6,864,875；6,865,010；6,866,760；6,870,661；6,900,851；6,922,276；6,950,200；6,958,848；6,967,640；6,982,178；6,987,603；6,995,550；7,002,728；7,012,600；7,012,735；7,023,430；7,030,412；7,030,854；7,034,783；7,038,655；7,061,663；7,071,913；7,075,502；7,075,703；7,079,305；7,106,296；7,109,968；7,110,163；7,110,164；7,116,318；7,116,466；7,119,759；和7,119,772；以及美国专利申请公开No. 2002/0060321；2002/0090980；2002/0180687；2003/0011560；2003/0102858；2003/0151702；2003/0222315；2004/0014265；2004/0075634；2004/0094422；2004/0105036；2004/0112750；2004/0119681；2004/0136048；2004/0155857；2004/0180476；2004/0190114；2004/0196215；2004/0226820；2004/0239614；2004/0257635；2004/0263947；2005/0000813；2005/0007336；2005/0012980；2005/0017944；2005/0018273；2005/0024353；2005/0062714；2005/0067656；2005/0078099；2005/0099672；2005/0122284；2005/0122306；2005/0122563；2005/0122565；2005/0134554；2005/0146774；2005/0151709；2005/0152018；2005/0152022；2005/0156340；2005/0168799；2005/0179642；2005/0190137；2005/0212747；2005/0213191；2005/0219184；2005/0253777；2005/0270261；2005/0280626；2006/0007527；2006/0024437；2006/0038772；2006/0139308；2006/0139310；2006/0139311；2006/0176267；2006/0181492；2006/0181504；2006/0194619；2006/0197736；2006/0197737；2006/0197738；2006/0198014；2006/0202949；和2006/0209388；以及国际申请公开No. WO00/38000；WO 00/36560；WO 00/67110；和WO 01/07961；以及欧洲专利No. 1,099,207 B1；和1,145,072 B1中进行了描述。
许多前述专利和申请认识到在封装的电泳介质中围绕离散的微囊体的壁可以由连续相替代，由此产生所谓的聚合物分散型的电泳显示器，其中电泳介质包括多个离散的电泳流体的液滴和聚合物材料的连续相，并且在这种聚合物分散型的电泳显示器内的离散的电泳流体的液滴可以被认为是囊体或微囊体，即使没有离散的囊体薄膜与每个单独的液滴相关联；参见例如前述的美国专利No. 6,866,760。因此，为了本申请的目的，这样的聚合物分散型的电泳介质被认为是封装的电泳介质的子类。
一种相关类型的电泳显示器是所谓的“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和悬浮流体不被封装在微囊体中，而是保持在载体介质（通常是聚合物膜）内形成的多个空腔内。例如，参见国际申请公开No. WO 02/01281和已公布的美国申请No.2002/0075556，两者均已转让给Sipix Imaging, Inc。
另一类型的电光显示器是飞利浦公司开发并且在Hayes, RA等人的“Video-SpeedElectronic Paper Based on Electrowetting”, Nature, 425 , 383-385 (2003) 中描述的电润湿显示器。美国专利No. 7,420,549表明，此类电润湿显示器可以制成双稳态的。
本发明中还可以使用其它类型的电光材料。特别值得注意的是，双稳态的铁电液晶显示器（FLC）是本领域中已知的。
尽管电泳介质通常是不透明的（因为，例如，在许多电泳介质中，粒子基本上阻挡可见光透射通过显示器）并以反射模式操作，但许多电泳显示器可以制成以所谓的“快门模式”操作，其中一种显示状态基本上不透明，而一种显示状态是光透射的。例如，参见上述美国专利No. 6,130,774和6,172,798，以及美国专利No. 5,872,552；6,144,361；6,271,823；6,225,971；和6,184,856。与电泳显示器类似但依赖于电场强度的变化的介电泳显示器可以以类似的模式操作；参见美国专利No. 4,418,346。
封装的或微单元电泳显示器通常不会遭受传统电泳装置的聚集和沉降故障模式，并且提供进一步的优势，诸如在各种柔性和刚性基板上印刷或涂布显示器的能力（“印刷”一词的使用旨在包括所有形式的印刷和涂布，包括但不限于：诸如修补模具涂布、狭缝或挤压涂布、滑动或层叠涂布、幕式涂布的预先计量式涂布；诸如罗拉刮刀涂布、正向和反向辊式涂布的辊式涂布；凹面涂布；浸渍涂布；喷涂；弯月面涂布；旋转涂布；刷涂；气刀涂布；丝网印刷工艺；静电印刷工艺；热印刷工艺；喷墨印刷工艺；电泳沉积；以及其他类似技术）。因此，所得显示器可以是柔性的。此外，由于可以印刷显示介质（使用各种方法），因此可以廉价地制造显示器本身。
电光显示器通常包括电光材料层和设置在电光材料的相对侧上的至少两个其他层，这两个层之一是电极层。在大多数这样的显示器中，两个层都是电极层，并且将一个或两个电极层图案化以限定显示器的像素。例如，一个电极层可以被图案化为细长的行电极，而另一个电极层可以被图案化为与行电极成直角延伸的细长的列电极，像素由行电极和列电极的交叉点限定。可替代地，并且更通常地，一个电极层具有单个连续电极的形式，而另一电极层被图案化为像素电极的矩阵，每个像素电极限定显示器的一个像素。在意于与触控笔、打印头或类似的同显示器分离的可移动电极一起使用的另一种类型的电光显示器中，与电光层相邻的层中的仅一个包括电极，在电光层的相对侧上的层通常是保护层，其旨在防止可移动电极损坏电光层。
制造三层电光显示器通常涉及至少一次层压操作。例如，在前述MIT和伊英克的几项专利和申请中，描述了一种用于制造封装的电泳显示器的方法，其中将包含粘结剂中的囊体的封装的电泳介质涂布到柔性基板上，该柔性基板包含塑料薄膜上的氧化铟锡（ITO）或类似的导电涂层（其用作最终显示器的一个电极），囊体/粘结剂涂层被干燥以形成牢固粘附到基板的电泳介质的连贯层。另外，准备背板，该背板包含像素电极阵列和用于将像素电极连接到驱动电路的适当导体布置。为了形成最终显示器，使用层压粘合剂将其上具有囊体/粘结剂层的基板层压到背板。（通过用简单的保护层（诸如塑料膜）替换背板，触控笔或其它可移动电极可以在其上滑动，可以使用非常类似的方法来制备可与触控笔或类似可移动电极一起使用的电泳显示器）。在此类方法的一种形式中，背板本身是柔性的，并且通过在塑料膜或其它柔性基板上印刷像素电极和导体来制备。通过该方法批量生产显示器的明显层压技术是使用层压粘合剂的辊式层压。类似的制造技术可与其它类型的电光显示器一起使用。例如，微单元电泳介质或旋转双色构件介质可以以与封装的电泳介质基本上相同的方式层压到背板。
如上述美国专利No. 6,982,178所述，固体电光显示器中使用的许多部件以及用于制造此类显示器的方法均源自液晶显示器（LCD）中使用的技术，该液晶显示器当然也是电光显示器，但使用的是液体而不是固体介质。例如，固体电光显示器可以利用有源矩阵背板，该有源矩阵背板包括晶体管或二极管阵列和对应的像素电极阵列，以及透明基板上的“连续”前电极（在电极在多个像素以及通常整个显示器上延伸的意义上），这些部件与LCD中的部件基本上相同。然而，用于组装LCD的方法不能与固体电光显示器一起使用。LCD通常如下组装：在单独的玻璃基板上形成背板和前电极，然后将这些部件粘合固定在一起，在它们之间留出小孔，将所得组件置于真空下，并将组件浸入液晶槽中，使得液晶流过背板和前电极之间的孔。最后，将液晶放置到位后，密封该孔以提供最终的显示器。
该LCD组装方法不能轻易地转移到固体电光显示器。由于电光材料是固体，因此在将这两个整体（背板和前电极）彼此固定之前，电光材料必须存在于背板和前电极之间。此外，与只是放置在前电极和背板之间而不附接至两者的液晶材料不同，固体电光介质通常需要固定到两者；在大多数情况下，固体电光介质形成在前电极上，因为这通常比在包含电路的背板上形成介质更容易，并且然后将前电极/电光介质组合层压到背板，通常是用粘合剂覆盖电光介质的整个表面，并在热、压力和可能的真空下层压。
电光显示器通常价格昂贵；例如，便携式计算机中的彩色LCD的成本通常占整个计算机成本的很大一部分。随着电光显示器的使用扩展到诸如蜂窝电话和个人数字助理（PDA）的装置，这些装置的成本远低于便携式计算机，因此降低此类显示器成本的压力很大。如上所述，通过在柔性基板上的印刷技术形成一些固体电光介质层的能力开辟了通过使用批量生产技术（诸如使用用于生产涂布纸、聚合物膜和类似介质的商用设备的卷对卷涂布）来降低显示器电光部件的成本的可能性。然而，此类设备价格昂贵，并且目前销售的电光介质面积可能不足以证明专用设备的合理性，使得通常可能需要将涂布介质从商业涂布厂运输到用于最终组装电光显示器的工厂，而不会损坏相对脆弱的电光介质层。
此外，用于电泳显示器的最终层压的大多数现有技术方法本质上是批量方法，其中仅紧接在最终组装之前将电光介质、层压粘合剂和背板放在一起，并且希望提供更适合大规模生产的方法。
上述美国专利No. 6,982,178描述了一种用于组装固体电光显示器（包括基于粒子的电泳显示器）的方法，该方法非常适合大规模生产。该专利描述了所谓的“前平面层压板”（“FPL”），其依次包括：透光导电层；与导电层电接触的固体电光介质层；粘合剂层；以及释放片（release sheet）。通常，透光导电层将承载在透光基板上，该透光基板优选是柔性的，即基板可围绕（例如）直径10英寸（254毫米）的滚筒手动缠绕而不会发生永久变形。本专利和本文中使用的术语“透光的”是指这样指定的层透射足够的光，使观看者能够透过该层观察电光介质的显示状态的变化，该变化通常通过导电层和相邻的基板（如果存在）进行观察。基板通常是聚合物膜，并且通常具有约1 mil至约25 mil（25至634 μm）范围的厚度，优选约2至约10 mil（51至254 μm）。导电层通常为薄金属层，例如铝或ITO，或者可以是导电聚合物。涂布有铝或ITO的聚对苯二甲酸乙二酯（PET）膜可商购获得，例如来自特拉华州威尔明顿的杜邦公司的“镀铝Mylar”（“Mylar”是注册商标），并且此类商业材料可用于前平面层压板并取得良好效果。
上述美国专利No. 6,982,178还描述了一种在将前平面层压板并入显示器之前测试前平面层压板中的电光介质的方法。在该测试方法中，释放片上设有导电层，并且在该导电层和电光介质相对侧的导电层之间施加足以改变电光介质光学状态的电压。然后，对电光介质的观察将揭示介质中的任何故障，从而避免将有故障的电光介质层压到显示器中，其结果是报废整个显示器，而不仅仅是报废有故障的前平面层压板。
上述美国专利No. 6,982,178还描述了用于测试前平面层压板中的电光介质的第二方法，即在释放片上放置静电荷，从而在电光介质上形成图像。然后以与之前相同的方式观察该图像以检测电光介质中的任何故障。
上述2004/0155857描述了一种所谓的“双释放膜”，其本质上是上述美国专利No.6,982,178的前平面层压板的简化版本。双释放片的一种形式包括夹在两个粘合剂层之间的固体电光介质层，粘合剂层中的一个或两个被释放片覆盖。双释放片的另一形式包括夹在两个释放片之间的固体电光介质层。双释放膜的两种形式旨在用于与已经描述的从前平面层压板组装电光显示器的过程大致类似的过程中，但涉及两个单独的层压；通常，在第一层压中，双释放片被层压到前电极以形成前子组件，并且然后在第二层压中，前子组件被层压到背板以形成最终显示器，尽管如果需要，这两个层压的顺序可以颠倒。
美国专利No. 7,839,564描述了一种所谓的“倒置前平面层压板”，它是上述美国专利No. 6,982,178中描述的前平面层压板的变体。该倒置前平面层压板依次包括：透光保护层和透光导电层中的至少一个；粘合剂层；固体电光介质层；以及释放片。该倒置前平面层压板用于形成电光显示器，该电光显示器在电光层和前电极或前基板之间具有层压粘合剂层；电光层和背板之间可以存在或不存在第二粘合剂层（通常为薄层）。此类电光显示器可以将良好的分辨率与良好的低温性能相结合。
上述美国专利No. 7,839,564还描述了使用倒置前平面层压板大批量生产电光显示器的各种方法。这些方法的一些形式是“多合一”方法，旨在允许一次层压多个电光显示器的部件。
上述美国专利No. 6,982,178还描述了保护电光介质免受环境污染的重要性，因为一些电光介质对湿度和紫外线辐射敏感，并且大多数此类介质易受机械损坏。该专利在图10中示出了一种方法，其中在相同的层压操作中将保护膜层压在前平面层压板上，通过该层压操作将前平面层压板层压到背板；此类保护膜可以保护电光介质免受水分、其它液体和某些气体侵入。然而，即使有此类保护膜，电光介质的边缘仍然暴露在环境中，并且该专利教导，显示器还建议包括边缘密封件，其用于防止水分和其它污染物进入显示器的外边缘周围。该专利的图11-17中示出各种类型的边缘密封件。该边缘密封件可以由粘附在FPL边缘上的金属箔或其它阻挡箔、分配的密封剂（热固化、化学固化和/或辐射固化）、聚异丁烯或丙烯酸酯基密封剂等组成。已经发现，混合辐射和热固化密封剂（即，紫外线可固化和热后烘烤）为显示系统性能提供了某些优势。已经发现，Threebond 30Y-491材料（来自俄亥俄州辛辛那提的Threebond Corporation）具有良好的水蒸气阻挡性能、高温下的低粘度，便于分配边缘密封材料、良好的润湿特征和易于控制的固化特性。本领域的技术人员和熟悉先进密封剂的人将能够识别出具有类似性能的其它密封剂。
发明内容
如上述MIT和伊英克的几项专利和申请所述，在传统的组装过程中，FPL可以从较大的材料片或卷对卷工艺中形成的材料卷中切割出来。可以使用激光切割或模切将连续的FPL网或片分离成适当大小的片段，以便层压到各个背板。切割过程可能会导致碎屑的形成，例如，封装的电泳介质的囊体破裂，并且因此需要在切割后以机械或化学方式去除（“清洁”）残留物。
激光切割还可用于通过采用激光“吻切”FPL以去除透光导电层的部分，以及保护层或阻挡层、释放片和任何中间粘合剂层（如果存在）来暴露与背板电连接的区域。吻切后，需要再次清洁电光层和/或粘合剂层的残留物，以便确保在将FPL层压到背板时暴露与背板的电连接。实际上，需要在完成清洁步骤之后以及将FPL片层压到背板之前检查每个FPL片。
传统电光显示堆叠的组装通常包括将FPL层压到背板，该背板包含预制的像素电极阵列和用于将像素电极连接到驱动电路的多个导体（通常在将FPL层压到背板之前或之后，在单独的层压操作中分别将顶部和底部保护层或阻挡层应用于FPL和背板）。
据观察，如果在层压过程期间FPL和背板层压（单独和相互）的环境条件未保持在特定范围内，则所得显示器的光学性能可能会受到负面影响。作为一个示例，在封装的电泳显示器的情况下，囊体壁的导电性可能会受到水分显著影响。因此，建议在20%至60%的相对湿度下并且优选在约50%的相对湿度下进行层压。此外，对于此类电泳显示器，层压过程优选在室温左右进行（例如，在15°C至25°C的范围内）。除了在受控环境中制造显示堆叠组件外，在任何层压操作之前，通常必须在环境室中将FPL和/或背板调节至所需温度和相对湿度数小时或甚至数天，以便达到相对湿度平衡。
此外，即使保护膜或阻挡膜已层压到FPL，据观察，包含这些膜的电光显示器通常在显示器表面处具有足够的水分扩散保护，但在电光介质层的外边缘处具有相对较弱的水分扩散保护。如前所述，许多电光介质易受环境因素影响，诸如水分、氧气和颗粒。因此，许多显示器采用边缘密封件，诸如美国专利No. 6,982,178、7,110,164和7,649,674以及专利公开No. 2004/0155857中所述的那些密封件，以防止此类环境因素对电光介质造成不利影响，从而延长显示器的使用寿命。此外，层压过程最好在粒子数较少的洁净室环境中进行，以提高制造产量。
从上述内容可以理解，用于组装电光显示堆叠的传统技术需要对每个组件进行几个独立的处理步骤，并且许多步骤必须连续执行，使得某些步骤的完成将决定任何后续步骤的执行。例如，必须在将FPL层压到背板之前执行上述吻切和清洁过程。此外，必须在层压过程之前知道背板上连接的位置和几何形状，以便知道在FPL上进行切割的位置。
此外，FPL通常在与背板不同的设施或地点并且在不同的环境条件下制造。因此，在将FPL层压到背板之前，需要在环境室中进行调节。然而，调节是一个耗能过程，并且在一些情况下，FPL或背板在组装时可能已经经过了调节过程。此外，如上所述，调节也是一个耗时的过程，并且可能需要几天才能完成，从而导致制造时间增加。
此外，每次将各个组件从洁净室环境中取出时，例如，将其包装并运送到不同的制造地点，就有更多的机会进入水蒸气和其它环境污染物，该污染物可不利地影响显示器的电光特性和使用寿命。如果FPL的制造和成品电光显示器的最终组装（包括层压到背板和在显示器周边周围应用边缘密封件）之间存在较长的时间延迟，则特定FPL片边缘周围的较大区域也可能变得无法使用，从而降低生产产量。例如，边缘密封件通常使用不易去除的可固化树脂形成。因此，FPL的边缘可以保持暴露，直到FPL层压到背板。
因此，需要改进电光显示堆叠的生产工艺。因此，本文所述的创造性的电光显示堆叠和工艺包括解决传统电光显示堆叠及其对应生产工艺的缺陷的特征。
因此，在一个方面，本发明包括一种制造分段电光显示器的方法。该方法包括提供电光显示堆叠。电光显示堆叠包括第一基板层、第一透光导电材料层、电光材料层、层压粘合剂层、第二透光导电材料层以及第二基板层。该方法还包括使用激光蚀刻工艺在第二透光导电材料层上形成多个电隔离导电段。激光蚀刻工艺包括采用发射第一波长范围内的光的激光器在第一多个位置处照射第二基板层和第二透光导电材料层。第二基板层基本上透射第一波长范围内的光，并且第二透光导电材料层的透光导电材料基本上吸收第一波长范围内的光。在第一多个位置中的每一个位置处，第二基板层基本上透射第一波长范围内的光，并且第二透光导电材料层的透光导电材料基本上吸收第一波长范围内的光并被去除。
在另一方面，本发明包括使用本文所述方法形成的分段电光显示器。
在一些实施例中，电光显示堆叠进一步包括第一阻挡层、第一粘合剂层、第二粘合剂层和第二阻挡层。在一些实施例中，激光蚀刻工艺进一步包括采用发射第一波长范围内的光的激光器在第一多个位置处照射第二粘合剂层和第二阻挡层，其中第二粘合剂层和第二阻挡层基本上透射第一波长范围内的光，并且在多个位置中的每一个位置处，第二粘合剂层和第二阻挡层基本上透射第一波长范围内的光。
在一些实施例中，该方法进一步包括采用发射第二波长范围内的光的激光器在第二多个位置处照射第一阻挡层、第一粘合剂层、第一基板层和第一透光导电材料层，其中第一阻挡层、第一粘合剂层、第一基板层和第一透光导电材料层的透光导电材料基本上吸收第二波长范围内的光，并且在第二多个位置中的每一个位置处，第一阻挡层、第一粘合剂层、第一基板层和第一透光导电材料层的透光导电材料基本上吸收第二波长范围内的光并被去除。在一些实施例中，该方法进一步包括去除与第二多个位置中的每一个位置相邻的电光材料层和层压粘合剂层的多个体积。
在一些实施例中，该方法进一步包括采用发射第三波长范围内的光的激光器在第三多个位置处照射第二阻挡层、第二粘合剂层、第二基板层和第二透光导电材料层，其中第二阻挡层、第二粘合剂层以及第二基板层和第二透光导电材料层的透光导电材料基本上吸收第三波长范围内的光，并且在第三多个位置中的每一个位置处，第二阻挡层、第二粘合剂层以及第二基板层和第二透光导电材料层的透光导电材料基本上吸收第三波长范围内的光并被去除。在一些实施例中，该方法进一步包括去除与第三多个位置中的每一个位置相邻的电光材料层和层压粘合剂层的多个体积。
在一些实施例中，该方法进一步包括使用第二激光蚀刻工艺在第一透光导电材料层上形成多个电隔离导电段。第二激光蚀刻工艺包括采用发射第四波长范围内的光的激光器在第四多个位置处照射第一基板层和第一透光导电材料层，其中第一基板层基本上透射第四波长范围内的光，并且第一透光导电材料层的透光导电材料基本上吸收第四波长范围内的光。此外，在每个位置处，第一基板层基本上透射第一波长范围内的光，并且第一透光导电材料层的透光导电材料基本上吸收第四波长范围内的光并被去除。
在一些实施例中，电光显示堆叠进一步包括第一阻挡层和第一粘合剂层。在一些实施例中，第二激光蚀刻工艺进一步包括采用发射第四波长范围内的光的激光器在多个位置处照射第一粘合剂层和第一阻挡层，其中第一粘合剂层和第一阻挡层基本上透射第四波长范围内的光，并且在多个位置中的每一个位置处，第一粘合剂层和第一阻挡层基本上透射第四波长范围内的光。
在一些实施例中，该方法进一步包括采用发射第五波长范围内的光的激光器在第五多个位置处照射电光显示堆叠，其中，电光显示堆叠的每一层基本上吸收第五波长范围内的光，并且在第五多个位置中的每一个位置处，电光显示堆叠的层基本上吸收第五波长范围内的光并被去除。
在该方法的一些实施例中，第一波长范围在940 nm和1440 nm之间。在一些实施例中，第二波长范围在9000 nm和12000 nm之间。在一些实施例中，第三波长范围在9000 nm和12000 nm之间。在一些实施例中，第四波长范围在940 nm和1440 nm之间。在一些实施例中，第五波长范围在9000 nm和12000 nm之间。
在一些实施例中，第二阻挡层、第二粘合剂层和第二基板层对第一波长范围内的光的透射率为85％或更高。在一些实施例中，第二透光导电材料层的透光导电材料对第一波长范围内的光的透射率为80％或更低。
在一些实施例中，第一波长范围内的光将第二透光导电材料层的透光导电材料在多个位置中的每一个位置处分裂成不连续的片段。在一些实施例中，第一波长范围内的光将第二透光导电材料层的透光导电材料在多个位置中的每一个位置处氧化成不连续的片段。在一些实施例中，发射第一波长范围内的光的激光器是YAG或掺镱光纤激光器。在一些实施例中，发射第二波长范围内的光的激光器是CO2激光器。在一些实施例中，使用去离子水和异丙醇去除电光材料层和层压粘合剂层的多个体积。
附图说明
本说明书中所述主题的一个或多个实施例的附加细节在附图和以下描述中阐述。主题的其它特征、方面和优点将从本文所包含的描述和附图中变得显而易见。应当强调的是，附图是示意性的，并非按比例绘制的。具体地，为了便于说明，图中各层的厚度并不对应于其实际厚度。此外，各层的厚度相对于其横向尺寸不成比例。通常，为了便于说明，在整个附图中，类似结构的元件用相同的附图标记标注。然而，不同实施例中的元件的具体性质和功能可能不相同。此外，附图仅旨在便于描述主题。附图并未说明所述实施例的每个方面，并且不限制本公开或权利要求的范围。
图1是示出说明根据本文提出的主题的在分段电光显示堆叠上执行的分段和吻切操作的示例性实施例的示意性横截面的剖面图。
图2是示出说明根据本文提出的主题对分段电光显示堆叠执行的清洁操作的示例性实施例的示意性横截面的剖面图。
图3是根据本文提出的主题的示例性分段电光显示堆叠的剖面透视图。
图4是示出根据本文提出的主题的分段导电材料层的示例性分段电光显示堆叠的部分剖面透视图。
图5是示出根据本文提出的主题的连续导电材料层的示例性分段电光显示堆叠的部分剖面透视图。
具体实施方式
分段电光显示器，特别是使用封装的电泳介质的电光显示器，提供了重要的新市场机会，例如，可以以紧凑形式存储的大型显示器可用作电子设备上的附加显示设备，该电子设备目前仅配备小型显示屏，但较大的显示屏通常会很有用。此类设备的示例包括配备接收电子邮件的蜂窝电话。然而，传统的电光显示器通常由在不同环境条件下在不同设施中制造的组件组装。这为显示堆叠组件提供了更多机会，使其容易受到水蒸气、灰尘和其它环境污染物的侵入，从而可不利地影响显示器的电光特性和工作寿命。此外，传统的组装技术不允许大规模生产完整的显示堆叠，因为它们要求在将背板层压到FPL之前将其分段成电极。下面讨论了几种克服传统显示堆叠及其对应组装技术的缺陷的技术。
为了便于后续讨论，本文使用的术语“背板”与其在电光显示器领域以及上述专利和公开申请中的传统含义一致，是指设置有一个或多个电极的刚性或柔性材料。背板还可以设置有用于寻址显示器的电子器件，或者可以将此类电子器件设置在与背板分开的单元中。在柔性显示器中，非常希望背板提供足够的阻挡特性，以防止水分和其它污染物通过显示器的非观看侧进入（当然，显示器通常是从远离背板的一侧观看的）。如果需要在背板上添加一个或多个附加阻挡层以减少水分和其它污染物的进入，则阻挡层应尽可能靠近电光层，使得在前阻挡层（下面讨论）和后阻挡层之间几乎没有或没有低阻挡材料的边缘轮廓。
本文使用的术语“前基板”与其在电光显示器领域以及上述专利和公开申请中的传统含义一致，是指透光（并且优选透明）的刚性或柔性材料。前基板通常将包括至少一个电极，最常见的是横跨整个显示器延伸的单个连续前电极。通常，前基板的暴露表面将形成观看者观看显示器的观看表面，尽管如下面描述的一些实施例中所示，在前基板和观看表面之间可能存在插入的附加层。与背板一样，前基板需要提供足够的阻挡特性以防止水分和其它污染物通过显示器的观看侧进入。
通常，电光显示器包括一个或多个阻挡层，以防止水分、灰尘、气体等进入，或防止显示器内的流体流出。如果需要在前基板上添加一个或多个附加层以减少水分和其它污染物的进入，则阻挡层应尽可能靠近电光层，使得当阻挡层覆盖在显示器上方时，相对于后基板的边缘轮廓很少或没有。
如上述美国专利No. 7,649,674、6,982,178和7,110,164以及专利公开No. 2004/0155857中所述，电光显示器的常见前基板包括PET上的薄ITO层，此类涂布膜很容易例如从Saint Gobain商购获得。在此类前基板中，ITO层用作阻挡材料，但在实践中不可避免地会出现针孔和裂缝，水分和其它污染物可以通过该针孔和裂缝渗透到电光材料。为了提高此类PET/ITO或类似前基板的密封特性，期望在前基板上层压冗余阻挡层，该冗余阻挡层由均聚物（例如，聚氯三氟乙烯，以注册商标“ACLAR”可从Honeywell Corporation获得）或溅射陶瓷（例如，AlOx，以商标名称Toppan GX Film可从Toppan Printing Company获得）形成。在其它实施例中，可以使用柔性玻璃，诸如来自Corning的WILLOW®品牌玻璃。冗余阻挡层应该很薄以提供柔性显示器，理想情况下约为12 μm，但如果仍然具有足够的柔性，则可以厚至5 mil（127 μm）。当需要粘合剂层将冗余阻挡层附着到前基板时，粘合剂层应该透明、无色、薄、柔性、蠕变小（当显示器弯曲或卷曲时），并且在显示器工作范围内的所有温度下都耐用。某些交联聚氨酯和聚丙烯酸酯可以用作此类粘合剂。合适的光学透明粘合剂可以从Norland Adhesives商购获得。
可替代地，通过在前基板的与ITO层相对的表面上或ITO层下方涂布冗余金属氧化物层（例如，氧化铝或氧化锌层）可以改善PET/ITO或类似前基板的阻挡特性。ITO层和冗余金属氧化物层的组合改善了前基板的阻挡特性（例如，通过减少水蒸气通过ITO层中不可避免的裂缝和针孔的迁移），而不会使基板过度变黄，诸如当试图通过增加ITO层的厚度来改善阻挡特性时会发生的情况。可以使用包含陶瓷材料的更复杂结构来代替简单的金属氧化物层，诸如可从Vitex Systems, Inc., 3047 Orchard Parkway, San Jose, CA 95134获得的Barix（注册商标）密封材料；同样，阻挡层可以设置在前基板的远离ITO层的表面上或ITO层下方。Vitex Systems目前以商标名称FlexGlass 200出售带有Barix和ITO层二者的聚合物膜，但该聚合物膜为5 mil（127 μm）PEN。
前基板的阻挡特性以及诸如柔性、成本和其它特殊特性的特性也可通过仔细选择前基板中使用的聚合物和导电材料二者来控制。原则上，几乎任何柔性的透光聚合物均可使用；合适的聚合物包括PET、PEN、聚碳酸酯、聚偏二氯乙烯（以注册商标“SARAN”出售）、聚氯三氟乙烯（以注册商标“ACLAR”和“CLARIS”出售）、三乙酰纤维素、JSR公司以注册商标“ARTON”出售的材料、聚醚砜（PES）以及两种或更多种这些材料的层压板。合适的透明导电材料包括ITO、有机导电聚合物（诸如Baytron P（注册商标））、碳纳米管，以及具有小于约104欧姆/平方的电阻率的其它合适导电的透光导体（大于60%的透射率）。
现在将仅通过说明的方式参考附图描述根据本发明的电光显示堆叠的示例性实施例。在所有情况下，电光层可以是封装的电泳层、聚合物分散型的电泳层或上述任何其它类型的电光层。显示堆叠可以包含一个或两个层压粘合剂层，以将电光材料附着到前基板和/或背板。显示堆叠可以通过任一层压粘合剂层观看，并且可以通过直接涂布和层压，或者通过使用前平面层压板、倒置前平面层压板或双释放膜来组装，如本文“相关申请的交叉引用”部分中提到的专利和申请中所述。尽管如上所述，最终显示器通常是通过前基板观看的，但在一些情况下，可以使用透光背板来提供双侧显示器，或者一侧以上述快门模式操作。此类构造可用于可变透射膜，从而可以电子方式改变透过膜的光量。在所有附图中，电光显示堆叠均以观看表面（或称为前表面）位于顶部的方式示出，使得下文中对前表面和后表面或顶部表面和底部表面的引用分别指相关附图中所示的上表面和下表面。
附图中的图1是示出根据本文提出的主题的分段电光显示堆叠100的示例性实施例的示意性横截面的剖面图。
电光显示堆叠100通常包括透明顶部基板115、透明顶部导电层110和电泳介质120的层。顶部导电层110通常承载或形成在顶部基板115上。例如，顶部导电层110可以是涂布在顶部基板115上的ITO连续层，该顶部基板115可以是诸如PET的聚合物膜。顶部导电层110和顶部基板115一起称为顶部电极116。
电泳介质120包含电泳粒子121和电泳粒子122。电泳粒子121和122可以具有不同的电荷和不同的光学特性。例如，电泳粒子121可以是黑色的并且具有正电荷，而电泳粒子122可以是白色的并且具有负电荷。然而，在一些实施例中，电泳介质120仅包括单一类型的电泳粒子，或者包括三种或更多种电泳粒子，每种电泳粒子可能具有不同的光学、电光或化学特性。电泳介质120通常包括非极性溶剂，诸如异构烷烃，并且还可以包括分散聚合物和电荷控制剂以促进状态稳定性，例如双稳态，即在不输入任何附加能量的情况下维持电光状态的能力。
图1中所示的电泳介质120由多个微囊体126分隔。然而，在一些实施例中，电泳介质120由多个微单元(图1中未示出)的壁分隔。由顶部电极116和电泳介质120的层组成的结构（统称为FPL 125）通常设置在第二透光导电材料层上，该第二透光导电材料层承载或形成在第二基板层上，在图1中分别标识为底部导电层150和底部基板155。底部导电层150和底部基板155统称为底部电极156。FPL 125通常使用层压粘合剂层165层压到底部电极156。
在一些实施例中，底部导电层150被制成由与顶部导电层110相同或类似的透光材料形成的单个连续导体，并且底部基板155由与顶部基板115相同或类似的透光材料形成。在一些实施例中，底部导电层150由碳糊或金属箔（未示出）形成。
电光显示堆叠100还可包括用于保护顶部电极116免受损坏的顶部保护层或阻挡层160，以及用于保护底部电极156免受损坏的底部保护层或阻挡层161。电光显示堆叠100还可包括在顶部电极116和顶部阻挡层160之间的粘合剂层140，以及在底部电极156和底部阻挡层161之间的粘合剂层141。
虽然图1中未示出，但电光显示堆叠100可以根据需要包括一个或多个附加粘合剂层（例如，在顶部电极116和电泳介质120的层之间，在电泳介质120的层和底部电极156之间）。在一些实施例中，粘合剂层可以包括集成的底漆组分以改善粘合性，或者可以使用单独的底漆层（图1中未示出）(电泳显示器的结构和组成部件、颜料、粘合剂、电极材料等在伊英克公司公布的许多专利和专利申请中有所描述，诸如US 6,922,276；7,002,728；7,072,095；7,116,318；7,715,088；和7,839,564，所有这些专利和专利申请均以引用的方式全文并入本文中)。在一些实施例中，顶部和底部阻挡层(160、161)被制造为在至少一个表面上包括集成的粘合剂材料或层。
在一些实施例中，制造分段电光显示器包括提供电光显示堆叠。显示堆叠可以包括第一基板层（诸如透明顶部基板115）、第一透光导电材料层（诸如透明顶部导电层110）和电光材料层（诸如电泳介质120的层）。显示堆叠还可以包括层压粘合剂层（诸如层压粘合剂层165）、第二透光导电材料层（诸如底部导电层150）和第二基板层（诸如底部基板155）。如上所述，底部导电层150可以制造为单个连续导体。
一旦上述各层已制造并组装在一起以形成电光显示堆叠，则可使用激光蚀刻工艺在第二透光导电材料层上形成多个电隔离导电段。激光蚀刻工艺可包括采用发射第一波长范围内的光的激光器在多个位置处照射第二基板层和第二透光导电材料层。例如，在蚀刻工艺中使用发射第一波长范围内的光的分段激光器190，该蚀刻工艺将底部导电层150分割成阵列或多个电隔离导电段，标识为图1中的分段像素电极152。
该技术是通过使用分段激光器来实现的，该分段激光器发射一定波长范围内的光，该光穿过底部基板155但被底部导电层150的导电材料吸收。分段激光器190照射底部基板155和底部导电层150。底部基板155基本上透射第一波长范围内的光，并且从分段激光器190发射的光穿过它，使底部基板155基本完好无损。相反，底部导电层150基本上吸收第一波长范围内的光，并且因此被分段激光器190蚀刻或切割，在分段激光器190聚焦的每个位置处留下电隔离空隙或切口170。
在一些实施例中，电光显示堆叠还包括第一阻挡层（诸如顶部阻挡层160）、第一粘合剂层（诸如粘合剂层140）、第二粘合剂层（诸如粘合剂层141）和第二阻挡层（诸如底部阻挡层161）。
对于显示堆叠的该配置，分段激光器发射一定波长范围内的光，该光穿过底部阻挡层161、粘合剂层141和底部基板155，但被底部导电层150的导电材料吸收。分段激光器190照射底部阻挡层161、粘合剂层141、底部基板155和底部导电层150。在这些层中，底部阻挡层161、粘合剂层141和底部基板155基本上透射第一波长范围内的光。如图1中所示，来自分段激光器190的光穿过底部阻挡层161、粘合剂层141和底部基板155，使这些层基本完好无损。仅底部导电层150基本上吸收第一波长范围内的光，并且因此被分段激光器190蚀刻或切割，在分段激光器190聚焦的位置留下电隔离空隙或切口170。
在一些实施例中，分段激光器190发射具有近红外(NIR)光谱内典型波长的光。在一些实施例中，分段激光器190是掺钕钇铝石榴石(Nd :YAG)或掺镱光纤激光器，其发射具有约940 nm和约1440 nm之间的典型波长的光。在一些实施例中，分段激光器190具有约10W和约100 W之间的平均输出功率。在此类实施例中，底部阻挡层161、粘合剂层141和底部基板155由对这些波长的光基本上透明的材料形成，并且底部导电层150的导电材料基本上吸收这些波长的光。因此，分段激光器190可以在足以切割底部导电层150的导电材料而不会切割底部阻挡层161、粘合剂层141或底部基板155的平均功率下工作。有利的是，这使得底部导电层150能够被分隔成任何数量的电隔离段，而不会损坏显示堆叠的机械、光学或阻挡性能。此外，使用发射具有人眼不可见波长（例如，NIR光谱）的光的分段激光器190使得显示堆叠材料的光学特性与这些材料的加工特性无关。
在一个示例中，分段激光器190是Trotec laser GmbH的Speedy Flexx 400激光系统的一部分，该系统集成了掺镱光纤激光器，该掺镱光纤激光器具有20 W的平均输出功率，并且发射具有以约1064 nm为中心的典型波长的光。此外，底部阻挡层161形成为溅射铝硅酸盐阻挡膜，其对具有1064 nm的波长的光的透射率约为92%，而粘合剂层141是光学粘合剂，其对具有1064 nm的波长的光的透射率大于90%。底部电极156是PET-ITO膜，其中底部基板155由PET形成，并且底部导电层150是ITO。PET对具有1064 nm的波长的光的透射率约为90%，而ITO对该波长的光的透射率约为70-80%。
在一些实施例中，底部导电层150的导电材料包括铝，并且分段激光器190发出的光将导电材料分裂成不连续的片段，从而破坏切口两侧的材料段之间的导电路径。在一些实施例中，底部导电层150的导电材料包括聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)或其衍生物，并且分段激光器190发出的光所针对的导电材料区域通过热改变导电材料的化学组成而变得不导电。在一些实施例中，分段激光器190发出的光所针对的导电材料区域通过热氧化而变得不导电。在一些实施例中，底部导电层150的导电材料包括碳纳米管或碳纤维。在一些实施例中，底部基板155包括钠钙玻璃。
一旦底部导电层150上形成了多个电隔离的分段像素电极152，使用吻切和清洁技术来暴露用于形成与每个分段像素电极152的电连接的区域。例如，激光器可以用于采用发射第二波长范围内的光的激光器在第二多个位置处照射第一阻挡层、第一粘合剂层、第一基板层和第一透光导电材料层。
吻切技术是通过使用切割激光器195来实现的，该切割激光器195发射第二波长范围内的光，该光被顶部阻挡层160、粘合剂层140、顶部基板115和顶部导电层110的导电材料吸收，并且还被底部阻挡层161、粘合剂层141、底部基板155和底部导电层150的导电材料吸收。
切割激光器195发射第二波长范围内的光，并照射顶部阻挡层160、粘合剂层140、顶部基板115和顶部导电层110。电光显示堆叠的这些层中的每一层都基本上吸收第二波长范围内的光，并且来自这些层中的每一层的材料在切割激光器195照射的位置中的每个位置处被去除。如图1中所示，切割激光器195发射的光用于通过在与底部导电层150上形成的每个分段像素电极152对应的位置处去除顶部阻挡层160、粘合剂层140、顶部基板115和顶部导电层110的区域，进行吻切180。例如，吻切180中的每一个吻切可以与分段像素电极152之一垂直对齐。
类似地，吻切和清洁技术用于在与顶部导电层150对应的位置处暴露用于形成与顶部导电层110的电连接的区域。例如，激光器可以用于采用发射第三波长范围内的光的激光器在第三多个位置处照射第二阻挡层、第二粘合剂层、第二基板层和第二透光导电材料层。切割激光器195发射第三波长范围内的光并照射底部阻挡层161、粘合剂层141、底部基板155和底部导电层150。电光显示堆叠的这些层中的每一层都基本上吸收第三波长范围内的光，并且在切割激光器195照射的位置中的每个位置处从这些层中的每一层去除材料。
如图1中所示，切割激光器195发出的光用于进行吻切181，从而去除底部阻挡层161、粘合剂层141、底部基板155和底部导电层150的区域。在一些实施例中，进行多于一个的吻切181，以便能够与顶部导电层110形成多个电连接。
在替代实施例中，顶部导电层110被分隔成与底部导电层150类似的多个电隔离段。例如，第二激光蚀刻工艺可用于通过采用发射第四波长范围内的光的激光器在第四多个位置处照射第一基板层和第一透光导电材料层，在第一透光导电材料层上形成多个电隔离导电段。可在蚀刻工艺中使用发射第四波长范围内的光的分段激光器，该蚀刻工艺将顶部导电层110分割成阵列或多个电隔离导电段（图1中未示出）。
该技术是通过使用分段激光器（例如分段激光器190）来实现的，该分段激光器发射一定波长范围内的光，该光穿过顶部基板115，但被顶部导电层110的导电材料吸收。分段激光器照射顶部基板115和顶部导电层110。顶部基板115基本上透射第四波长范围内的光，并且从分段激光器发射的光穿过它，使顶部基板115基本完好无损。相反，顶部导电层110基本上吸收第四波长范围内的光，并且因此被分段激光器蚀刻或切割，在分段激光器聚焦的每个位置处留下电隔离空隙或切口。
在一些实施例中，电光显示堆叠还包括第一阻挡层（诸如顶部阻挡层160）和第一粘合剂层（诸如粘合剂层140）。对于显示堆叠的该配置，分段激光器发射一定波长范围内的光，该光穿过顶部阻挡层160、粘合剂层140和顶部基板115，但被顶部导电层110的导电材料吸收。
分段激光器照射顶部阻挡层160、粘合剂层140、顶部基板115和顶部导电层110。在这些层中，顶部阻挡层160、粘合剂层140和顶部基板115基本上透射第四波长范围内的光。来自分段激光器的光穿过顶部阻挡层160、粘合剂层140和顶部基板115，使这些层基本上完好无损。只有顶部导电层110基本上吸收第四波长范围内的光，并且因此被分段激光器蚀刻或切割，在分段激光器聚焦的位置（图1中未示出）留下电隔离空隙或切口。
如图1中分段激光器190和切割激光器195的符号所示，切割激光器195发射具有比分段激光器190的波长更长的波长的光。在一些实施例中，切割激光器195发射具有在中红外光谱内典型波长的光。在一些实施例中，切割激光器195是二氧化碳激光器(CO2激光器)，其发射具有在约9000 nm(9 µm)和约12000 nm(12 µm)之间典型波长的光。在一些实施例中，切割激光器195具有在约20 W和约200 W之间的平均输出功率。
基于上述示例，切割激光器195是CO2激光器（例如，Trotec Laser GmbH的SpeedyFlexx 400激光系统的CO2激光器部分），其具有100 W的平均输出功率并且发射以约10600nm（10.6 µm）为中心的典型波长的光。此外，顶部阻挡层160和底部阻挡层161形成为溅射铝硅酸盐阻挡膜，并且对具有10600 nm（10.6 µm）的波长的光的透射率约为0%，并且粘合剂层140和141是Norland Products制造的光学粘合剂，其对具有10600 nm（10.6 µm）的波长的光的透射率约为0%。顶部电极116和底部电极156由PET-ITO膜形成，其中顶部基板115和底部基板155由PET形成，并且顶部导电层110和底部导电层150为ITO。PET和ITO对具有10600nm(10.6 µm)的波长的光的透射率约为0%。因此，在切割激光器195聚焦的位置处去除显示堆叠100的层。
与切割激光器195相同或类似的激光器用于将显示堆叠切割成形成特定应用的单个显示器所需的大小的片段。例如，切割激光器可用于采用发射第五波长范围内的光的激光器在第五多个位置处照射电光显示堆叠。电光显示堆叠的所有层都基本上吸收第五波长范围内的光，并且这些层中的每一层的材料在切割激光器照射的位置中的每个位置都被去除。
对于该切割操作，激光器不是切割穿过层子集（例如进行吻切），而是切割穿过整个显示堆叠。因此，切割激光器可用于从大片或卷状完全成型的显示堆叠中切割出多个显示器。除了传统的矩形显示器外，切割操作还可用于创建具有任意形状的显示器。
在一些实施例中，该切割操作可以使用模切、湿锯或剪刀切割来实现。在一些实施例中，该切割操作是在分割底部导电层150之后执行的。
上述工艺步骤参考几个唯一标识的波长范围（例如，第一波长范围、第二波长范围、第三波长范围等）进行描述，以帮助读者理解本发明。本领域的普通技术人员将认识到，两个或更多个唯一标识的范围可以包括基本上相似的波长。作为一个示例，在一些实施例中，用于进行图1中所示的吻切180的第二波长范围可以包括与用于进行吻切181的第三波长范围基本相似的波长。
现在参考图2，在进行吻切180之后，清洁过程去除与第二和第三多个位置中的每一个位置相邻的电光材料层和层压粘合剂层的多个体积。例如，执行清洁过程185以去除电泳介质120的层和层压粘合剂层165的残留物，以便暴露与每个分段像素电极152的电连接。同样，在进行吻切181之后执行清洁过程186以去除电泳介质120的层和层压粘合剂层165的残留物，以便暴露与顶部导电层110的电连接。
在一些实施例中，清洁过程185和清洁过程186包括机械地或化学地去除电泳介质120的层和层压粘合剂层165的残留物。在一些实施例中，清洁过程185和清洁过程186包括使用去离子水和异丙醇清洁顶部导电层110和底部导电层150上的导电材料的暴露区域。
在已经执行清洁过程185和清洁过程186后，可使用具有碳填充粘合垫或银填充环氧树脂，或进行电连接的任何其它合适的方法的典型的“尾部”，将连接器附接到顶部导电层110和底部导电层150上的导电材料的暴露区域。
在一些实施例中，在电连接完成后，将具有低水蒸气透过率(WVTR)的密封材料应用于显示堆叠100，以便密封在显示堆叠100的层中已形成的任何空隙或孔（WVTR是给定材料的水蒸气渗透性的量度，即在给定的时间段内在指定的温度和湿度下穿过给定材料区域的水蒸气的质量）。在一些实施例中，密封材料是分配的UV或热固化环氧树脂。在一些实施例中，密封材料是背面有粘合剂的阻挡胶带，其沿着边缘从显示堆叠的顶侧缠绕到显示堆叠的底侧。在一些实施例中，阻挡胶带由具有良好阻挡特性的材料形成，包括聚合物（例如，诸如聚氯三氟乙烯或类似材料的均聚物）或PET、PEN、PC或其它透明塑料上的溅射陶瓷。在一些实施例中，在完成电连接之后，将诸如美国专利No. 6,982,178、7,110,164和7,649,674以及专利公开No. 2004/0155857中所述的密封件应用于显示堆叠100。
图3是根据本文提出的主题的示例性分段电光显示堆叠100的剖面透视图300。视图300示出在执行了所有分割、吻切和清洁过程之后的显示堆叠100。如图3中所示，每个分段像素电极152在底部导电层150的上侧（例如，观看侧）上具有暴露区域154，用于与控制器或驱动器电路进行电连接。类似地，顶部导电层110在顶部导电层110的下侧(例如，与观察侧相对)上具有暴露区域114，用于与控制器或驱动电路进行电连接。
图4是示出根据本文提出的主题的分段导电材料层的示例性分段电光显示堆叠100的部分剖面透视图400。视图400仅示出了在执行所有分割、吻切和清洁过程之后的底部阻挡层161、粘合剂层141、底部基板155和底部导电层150。显示堆叠100的其余层在视图400中被遮挡，以便显示每个分段像素电极152的形状以及它们之间的隔离切口170。
图5是示出根据本文提出的主题的连续导电材料层的示例性分段电光显示堆叠100的部分剖面透视图500。视图500示出与视图400相同的层，并且另外包括层压粘合剂层165、电泳介质120的层和顶部导电层110。显示堆叠100的其它层在视图500中被隐藏，以便示出顶部导电层110上的连续导电材料层的形状。
因此，本文所述的创造性的工艺能够将完全组装的显示堆叠的导电层分隔成多个电隔离段（例如，像素电极），而不会损坏显示堆叠的机械、光学或阻挡性能。可以将任何数量的段和任何多种段形状或几何形状蚀刻到导体中。如果需要，还可以对段进行多个电连接以提供足够的驱动电流。如果段的纵横比至少为2:1，也可以使用多个电连接来对段进行波切换。因此，本发明的工艺提供了一种使用大规模生产的层压显示堆叠来生产定制分段显示装置的方法。
此外，如果显示设计需要独立切换某个区域，但该区域不与显示堆叠的边缘相邻，则可以穿过顶层在分段像素电极区域中的任何点进行吻切，以暴露与分段像素电极的接触点。有利的是，如果分段像素电极材料是透明的（例如，ITO），则可以将显示器设计为从背面观看，并且与像素电极的导线或其它连接定位于显示器后面，观看者看不到。在该情况下，只能看到吻切点处的一小块非切换区域。
此外，使用本文所述的创造性的工艺，所有层压步骤均可在切割和清洁过程之前执行。这使得卷对卷层压过程得以优化，并减少了制造时间和成本。例如，所有层压操作均可从头到尾在同一设施的清洁环境中进行，从而通过减少由颗粒污染和环境条件变化引起的缺陷来提高制造产量。此外，由于可以在连续、多阶段的卷对卷层压过程中同时组装完整的显示堆叠（包括阻挡层），因此仅需要对材料进行一次调节。此外，由于本发明的工艺可产生完全阻挡的显示堆叠，因此在组装FPL和最终将其层压到背板之间不再存在延迟时间。因此，可以在制造时或制造后立即应用边缘密封件，以防止影响使用传统技术生产的显示器性能的湿度变化，从而增加每片或每卷成品显示堆叠材料的可用区域。
本领域技术人员将认识到，本文描述的创造性工艺和技术不限于特定的显示堆叠配置，并且可用于处理几种其它显示堆叠配置。例如，在一个实施例中，发明工艺用于类似于图1中的显示堆叠100的部分显示堆叠，但未施加顶部和底部阻挡层(160、161)或粘合剂层(140、141)。分段激光器(例如，分段激光器190)可用于分割部分或完整显示堆叠配置中的顶部和底部导电层(110、150)中的一个或两个。
此外，本发明的工艺可用于使用传统技术生产的显示堆叠组件。例如，分段激光技术可用于在层压背板之前分割传统FPL的导电层。同样，分段激光技术可用于在将FPL层压到背板之前将背板的导电层分割成像素电极阵列。只要分段激光源和导电材料之间的整个薄膜堆叠很薄、在分段激光器发射的光波长下透明、并且足够清晰以便激光器切割材料，仍然可以穿过多种层和其它材料（例如，释放片）的组合对导电层进行分割。
在显示堆叠设计的一个实施例中，无需在两个导电层上都进行分段，非蚀刻侧的阻挡层由金属箔（诸如铝箔）制成，这是由其它材料（例如均聚物、溅射陶瓷、柔性玻璃）形成的阻挡层的低成本替代品。在一些实施例中，一侧（例如顶部、底部）上的基板和阻挡层是不透明的，并且所有分割都是通过显示堆叠另一侧的透明基板和阻挡层完成的。
本领域技术人员将认识到，本发明技术可应用于多种不同的分段显示技术，例如分段标牌、可变透射膜和建筑显示器。本发明技术还可应用于聚合物分散型的液晶(PDLC)显示器，该显示器已被设计成多种定制产品，诸如智能窗户和玻璃显示器以及智能消费电子产品。
本发明的各种类型的显示堆叠中的电极布置可以集成到上述伊英克和MIT专利和申请中所述的任何类型的显示器中。因此，例如，显示器可以是直接驱动类型，其中背板上设有多个电极，每个电极借助于控制器设有单独的连接器，该控制器可以控制施加到特定电极的电压。在此类直接驱动显示器中，通常提供覆盖整个显示器的单个连续前电极，尽管其它前电极布置也是可能的。取决于所用电光材料的类型，可以使用无源矩阵驱动布置，其中（通常）背板承载多个细长的平行电极（“列电极”），而在电光材料的相对侧上，提供与列电极成直角延伸的多个细长的平行电极（“行电极”），一个特定列电极和一个特定行电极之间的重叠定义显示器的一个像素。本显示器也可以是有源矩阵类型，通常具有覆盖整个显示器的单个连续前电极和背板上的像素电极矩阵，每个像素电极定义显示器的一个像素并具有相关联的晶体管或其它非线性元件，有源矩阵显示器以传统方式扫描以逐行方式写入显示器。最后，本显示器也可以是触控笔驱动类型，通常具有背板上的单个电极，没有永久前电极，通过在显示器的前表面上移动触控笔来实现显示器的写入。
本发明的显示堆叠可用于任何已使用现有技术电光显示堆叠的应用中。因此，例如，本显示堆叠可并入电子书阅读器、便携式计算机、平板电脑、蜂窝电话、智能卡、指示牌、手表、货架标签和闪存驱动器中。
本领域技术人员将明白，在不脱离本发明范围的情况下，可以对上述本发明的具体实施例进行多种改变和修改。因此，上述描述的全部内容应以说明性而非限制性意义来解释。

Claims (22)

1.一种制造分段电光显示器的方法，所述方法包括：
提供电光显示堆叠，其包括：
第一基板层；
第一透光导电材料层；
电光材料层；
层压粘合剂层；
第二透光导电材料层；以及
第二基板层；
使用激光蚀刻工艺在所述第二透光导电材料层上形成多个电隔离导电段，所述激光蚀刻工艺包括：
采用发射第一波长范围内的光的激光器在多个位置处照射所述第二基板层和所述第二透光导电材料层；
其中，所述第二基板层基本上透射所述第一波长范围内的光，并且所述第二透光导电材料层的所述透光导电材料基本上吸收所述第一波长范围内的光，以及
其中，在所述多个位置中的每一个位置处：
所述第二基板层基本上透射所述第一波长范围内的所述光，以及
所述第二透光导电材料层的所述透光导电材料基本上吸收所述第一波长范围内的所述光并被去除。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电光显示堆叠进一步包括第一阻挡层、第一粘合剂层、第二粘合剂层以及第二阻挡层。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述激光蚀刻工艺进一步包括采用发射所述第一波长范围内的光的激光器在所述多个位置处照射所述第二粘合剂层和所述第二阻挡层，
其中，所述第二粘合剂层和所述第二阻挡层基本上透射所述第一波长范围内的光，以及
其中，在所述多个位置中的每一个位置处，所述第二粘合剂层和所述第二阻挡层基本上透射所述第一波长范围内的所述光。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：
采用发射第二波长范围内的光的激光器在第二多个位置处照射所述第一阻挡层、所述第一粘合剂层、所述第一基板层以及所述第一透光导电材料层，
其中，所述第一阻挡层、所述第一粘合剂层、所述第一基板层和所述第一透光导电材料层的所述透光导电材料基本上吸收所述第二波长范围内的光，以及
其中，在所述第二多个位置中的每一个位置处，所述第一阻挡层、所述第一粘合剂层、所述第一基板层和所述第一透光导电材料层的所述透光导电材料基本上吸收所述第二波长范围内的所述光并被去除；以及
去除与所述第二多个位置中的每一个位置相邻的所述电光材料层和所述层压粘合剂层的多个体积。
5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：
采用发射第三波长范围内的光的激光器在第三多个位置处照射所述第二阻挡层、所述第二粘合剂层，以及所述第二基板层和所述第二透光导电材料层，
其中，所述第二阻挡层、所述第二粘合剂层，以及所述第二基板层和所述第二透光导电材料层的所述透光导电材料基本上吸收所述第三波长范围内的光，以及
其中，在所述第三多个位置中的每一个位置处，所述第二阻挡层、所述第二粘合剂层，以及所述第二基板层和所述第二透光导电材料层的所述透光导电材料基本上吸收所述第三波长范围内的所述光并被去除；以及
去除与所述第三多个位置中的每一个位置相邻的所述电光材料层和所述层压粘合剂层的多个体积。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
使用第二激光蚀刻工艺在所述第一透光导电材料层上形成多个电隔离导电段，所述第二激光蚀刻工艺包括：
采用发射第四波长范围内的光的激光器在第四多个位置处照射所述第一基板层和所述第一透光导电材料层，
其中，所述第一基板层基本上透射所述第四波长范围内的光，并且所述第一透光导电材料层的所述透光导电材料基本上吸收所述第四波长范围内的光，以及
其中，在每个位置处：
所述第一基板层基本上透射所述第一波长范围内的所述光，以及
所述第一透光导电材料层的所述透光导电材料基本上吸收所述第四波长范围内的所述光并被去除。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述电光显示堆叠进一步包括第一阻挡层和第一粘合剂层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二激光蚀刻工艺进一步包括采用发射所述第四波长范围内的光的所述激光器在所述第四多个位置处照射所述第一粘合剂层和所述第一阻挡层，
其中，所述第一粘合剂层和所述第一阻挡层基本上透射所述第四波长范围内的光，以及
其中，在所述多个位置中的每一个位置处，所述第一粘合剂层和所述第一阻挡层基本上透射所述第四波长范围内的所述光。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
采用发射第五波长范围内的光的激光器在第五多个位置处照射所述电光显示堆叠，
其中，所述电光显示堆叠的每一层基本上吸收所述第五波长范围内的光，以及
其中，在所述第二多个位置中的每一个位置处，所述电光显示堆叠的所述层基本上吸收所述第五波长范围内的所述光并被去除。
10.一种使用权利要求1所述的方法形成的分段电光显示器。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一波长范围在940 nm和1440 nm之间。
12.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二波长范围在9000 nm和12000 nm之间。
13.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第三波长范围在9000 nm和12000 nm之间。
14.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第四波长范围在940 nm和1440 nm之间。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第五波长范围在9000 nm和12000 nm之间。
16.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二阻挡层、所述第二粘合剂层和所述第二基板层对于所述第一波长范围内的光的透射率为85％或更高。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二透光导电材料层的所述透光导电材料对于所述第一波长范围内的光的透射率为80％或更低。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一波长范围内的所述光在所述多个位置中的每一个位置处将所述第二透光导电材料层中的所述透光导电材料分裂成不连续的片段。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一波长范围内的所述光在所述多个位置中的每一个位置处将所述第二透光导电材料层的所述透光导电材料氧化成不连续的片段。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，发射所述第一波长范围内的光的所述激光器是YAG或掺镱光纤激光器。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，发射所述第二波长范围内的光的所述激光器是CO2激光器。
22.根据权利要求4所述的方法，其中，使用去离子水和异丙醇去除所述电光材料层和所述层压粘合剂层的所述多个体积。
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